专利名称：智能化脉搏信号检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医疗器械领域，尤其是一种智能化脉搏信号检测装置。
背景技术：
早在公元前7世纪脉诊就成为中医的一项独特诊病方法，但一直以来中医都是靠 手指获取脉搏信息(即脉象)，虽然脉诊具有简便、无创、无痛的特点易为患者所接受，然而 在长期的医疗实践中也暴露出一些缺陷。首先，切脉单凭医生手指感觉辨别脉象的特征， 受到感觉、经验和表述的限制，并且难免存在许多主观臆断因素，影响了对脉象判断的规范 化；其次，这种用手指切脉的技巧很难掌握，再则，感知的脉象无法记录和保存，影响了对脉 象机理的研究。因此人们迫切期望尽早实现脉诊的科学化和现代化以及客观化。研究脉象 的检测方法以及在此基础上进行的机理研究，已逐渐成为国内外学者共同关注的课题。随着现代科学技术的应用以及西医学、数学、生物力学、工程学等多学科在中医领 域的渗透，使得中医脉诊研究在各方面取得了一定程度的进展。特别是传感技术、单片机技术，计算机技术的高速发展，使得人体生理信号监护设 备不断更新换代，同时针对我国所面临的社会老龄化、医疗费用居高不下，以及人口众多、 医院和交通容量有限等一系列严重的社会问题，本项目旨在设计适用于社区，家庭使用的 人体脉搏信号的采集与分析系统，使被监测者可以便捷的获知自身的生理状态。
实用新型内容本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种可以应用于医疗器械、家庭保 健设备、医用数据采集管理的智能化脉搏信号检测装置。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案这种智能化脉搏信号检测装置，包括佩戴式智能腕带检测终端，佩戴式智能腕带 检测终端连有数据采集器，数据采集器与计算机相连接，其中佩戴式智能腕带检测终端包 括带有PCB芯片的控制处理模块，控制处理模块连有脉搏信号采集模块、存储模块和短距 无线收发模块，以上模块都连有电源。作为优选，每个计算机连有若干个数据采集器，每个数据采集器又连有若干个佩 戴式智能腕带检测终端。作为优选，所述佩戴式智能腕带检测终端包括器械主体，器械主体内设有PCB芯 片和传感器，器械主体还设有数据接口，器械主体一端设有长带，另一端设有短带，短带上 设有扣接机构。作为优选，所述器械主体包括壳体和与其配合的底盖，壳体和底盖形成的空间内 设有PCB支架，PCB支架上固定有PCB芯片及穿过PCB支架和底盖的传感器。作为优选，所述扣接机构包括短带顶端通过铰接连接的夹板一和夹板二所连接的 扣底及与其配合的保护扣，扣底内设有弹簧箱，弹簧箱内两端设有可控制卡钩移动的按片， 长带的两侧设有与卡钩配合的若干卡槽，卡槽之间为避空槽。[0012]作为优选，所述短带上设有与长带配合的带圈。作为优选，所述传感器与PCB芯片之间设有传感器水圈；所述PCB芯片与底盖之间 设有底盖水圈。起到密封防水的作用。在现有脉搏信号自动分析研究成果的基础上，充分利用计算机、信息处理等领域 的新技术，在脉搏信号传感器装置与信息分析方法两项关键技术上取得突破，实现脉搏信 号信息三维动态、全方位的采集，并寻求相应的信息处理方法。虚拟仪器技术就是利用软件替代部分硬件功能的技术，硬件模块实现信号的调 理、采集和输出，软件实现信号的处理、显示和产生，利用软件强大、快速和灵活的运算处理 能力，简化硬件模块的功能，同时减少了硬件模块的体积，减小整个系统的体积，提高系统 的稳定和可靠性，另外只需更改软件就能满足不同需求(如血压、心血管功能、心率、心电 等)的测试，具有很强的灵活性和扩展性。本实用新型有益的效果是本项目产品具有无创、自动分析、分散控制、动态监护、 一次采集多次运用和体积小、便于携带、性能可靠、安全无交叉感染、易于维护等优点，在医 学检查、临床检测、监护、急救、体能测试、用药和康复保健等各方面都有良好的应用前景。 本实用新型涉及的智能化脉搏信号检测装置在硬件方面设计成智能化腕带，信号处理采用 先放大整形，将微弱的脉搏信号转变为电信号，然后通过控制电路定时计数后在译码电路 中通过系统读出，能够精确的实现脉搏信号检测功能，更节省了材料成本，经济实用。本实 用新型相对于其他脉搏信息检测设备来说简单易实现，智能化腕带美观大方，使用方便，且 采用的是AT89S51芯片可以在线编程，大大的有利于程序部分的设计修改。产品简小便捷， 成本低廉，很方便人们居家旅行携带使用。
图1是佩戴式智能腕带检测终端的结构示意图；图2是佩戴式智能腕带检测终端的结构分解示意图；图3是扣接机构的结构分解示意图；图4是扣接机构的打开状态结构示意图；图5是扣接机构的扣接状态结构示意图；图6是本实用新型的连接结构图；图7是佩戴式智能腕带检测终端的模块示意图；图8是本实用新型的系统硬件结构框图；图9是本实用新型的脉搏信号放大电路图；图10是本实用新型的一阶低通滤波电路图；图11是本实用新型的基准时间产生电路图；图12是本实用新型的数据采集流程图；附图标记说明器械主体1，PCB芯片2，传感器3，数据接口 4，长带5，短带6，扣接 机构7，壳体9，底盖10，PCB支架11，传感器水圈12，底盖水圈13，扣底14，夹板一 15，夹板 二 16，保护扣17，弹簧箱18，卡钩19，按片20，卡槽21，避空槽22，带圈23，佩戴式智能腕带 检测终端25，数据采集器沈，控制处理模块27，脉搏信号采集模块观，存储模块四，短距无 线收发模块30，电源31，计算机32。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明实施例这种智能化脉搏信号检测装置，如图6，每个计算机32服务器通过USB、网 口连有多个数据采集器26，每个数据采集器沈又通过无线数据接口连有若干个佩戴式智 能腕带检测终端25，这些设备原则上是处于同一个物理空间。如图7，其中佩戴式智能腕带检测终端25包括控制处理模块27，控制处理模块27 连有脉搏信号采集模块观、存储模块四和短距无线收发模块30，以上模块都与电源31相 连接。如图1、2，所述佩戴式智能腕带检测终端包括器械主体1，器械主体1内设有PCB 芯片2和传感器3，器械主体1还设有数据接口 4，可以是USB数据接口，用于实现数据采集。 器械主体1 一端设有长带5，另一端设有短带6，短带6上设有扣接机构7。其中器械主体 1包括壳体9和与其配合的底盖10，壳体9和底盖10形成的空间内设有PCB支架11，PCB 支架11上固定有PCB芯片2及穿过PCB支架11和底盖10，佩戴时贴近手腕处的传感器3。 所述传感器3与PCB芯片2之间设有传感器水圈12 ；所述PCB芯片2与底盖10之间设有 底盖水圈13，起到密封防水的作用。如图3，所述扣接机构7包括短带6顶端通过铰接连接的夹板一 15和夹板二 16所 连接的扣底14及与其配合的保护扣17，其中夹板一 15和夹板二 16可折叠地固定于扣底 14下方，扣底14内设有弹簧箱18，弹簧箱18内两端设有可控制卡钩19移动的按片20，长 带5的两侧设有与卡钩19配合的若干卡槽21，卡槽21之间为避空槽22。短带6上设有与 长带5配合的带圈23。佩戴时，如图4，移动带圈23使其远离扣底14，拉动保险扣17使其与扣底14大约 垂直，手指按住扣底14两侧的按片20，压到底，沿扣底14与弹簧箱18之间的空隙穿入长带 5，在大约等于或大于佩戴者手腕腕径的长度处，放开按片20，让长带穿过保险扣17。向上 撬动扣底14，整个长带5和扣底14向上拉起，夹板一 15和夹板二 16打开，整个机构松开， 将手腕套入，调整传感器3对准脉搏，合上夹板，并向下压扣底14直到其扣紧下方机构，再 复位保险扣17，将带圈23穿过长带5顶端，便完成了佩戴过程。本产品可在其他护理人员的协助下进行微调。如图5，在佩戴结束后，保证传感器 3对准脉搏的位置，使带圈23远离长带5，将保险扣17打开，协助者一手按住按片20，使其 大约跟扣底14的侧面持平，可使得卡钩19脱离长带5上的卡槽21，进入避空槽22，另一只 手拉动长带5，直到整个带紧紧贴在手腕上，传感器4处于良好的感应状态后，送开按片20， 卡钩19重新进入卡槽21。也可用同样的方法使带处于稍松的状态。拆卸时，先使带圈23远离长带5，将保险扣17打开，并向上拉动扣底14使其远离 夹板的控制，再展开两片折叠贴合的夹板，此时便能将设备从手腕上拿下来。该实用新型的目标是通过无创测量、处理脉搏信号，通过系统分析进一步得到血 压、脉搏、体温等生理参数，实现人体生理参数的智能化监护、检测。该产品通过独立的佩戴式智能腕带检测终端与一个具有分析、诊断、控制和无线 收发功能的数据采集器连接，数据采集器通过网络接口或USB接口与计算机连接，通过软 件技术实现脉搏信号的测量和采集的信息处理。[0040]本实用新型涉及的智能化脉搏信号检测装置在硬件方面采用先放大整形，将微弱 的脉搏信号转变为电信号，然后通过控制电路定时计数后在译码电路中从LED显示直接读 出。在电路设计后的元器件确定，选用了 HTD型压电陶瓷，AT89S51，LED等等，既能够精确 的实现我设计的脉搏计功能，更节省了材料成本，经济实用。本实用新型相对于其他脉搏信 息检测设备设计来说简单易实现，智能化程度高，且采用的是AT89S51芯片可以在线编程， 大大的有利于程序部分的设计修改，设计出来的脉搏信号检测装置简小便捷，成本低廉，很 方便人们居家旅行携带使用。根据功能模块的划分，其系统硬件结构框图如图8所示，包括以下几部分传感器，将脉搏跳动信号转换为与此对应的电脉冲信号；放大与整形电路，将传感 器的微弱信号放大，整形除去杂散信号；倍频器，将整形后所得到的脉冲信号的频率提高， 如将30s内传感器所获得的信号频率2倍频，即可得到对应1分脉冲数，从而缩短测量时 间；基准时间产生电路，产生短时间的控制信号，以控制测量时间；控制电路，用以保证在 基准时间控制下，使2倍频后的脉冲送到计数译码显示电路中。传感器采用集成化脉搏传感器，通过脉搏的跳动采集信号。当脉搏跳动时，便会产 生相应的信号，把人体的脉搏震动转换成为电信号输入到放大整形电路的输入端口。心率的计算时用模拟方法。在给定的时间间隔内计算脉搏波的脉冲个数，然后将 脉冲计数乘以一个适当的常数测量心率的。可以平均计算一段时间的心率，减少误差。放大与整形电路功能是由传感器将脉搏信号转换为电信号，一般为几十毫伏，必 须加以放大，以达到整形电路所需的电压，一般为几伏。放大后的信号是不规则的脉冲信 号，因此必须加以滤波整形，整形电路的输出电压应满足计数器的要求。传感器采集的变化的信号很小，电压5mV左右，因此需要对信号进行放大才能够 进行处理。放大实现的方法如电路如图9。经过放大后的脉搏信号仍是不规则的脉冲信号，且有其他信号干扰，仍不满足计 数器的要求，必须采用整形电路。这里采用滤波电路进行整形。因为脉搏信号频率很低， 1. 33Hz左右，因此采用低通滤波电路，如图10所示，采用一阶低通滤波器。本方案特点是电 路简单，阻带衰减慢。这个电路允许通过的频率低于2Hz，符合要求，而且电路简单。基准时间产生电路是一种产生时间延迟和只多种脉冲的电路。它是通过555集成 电路构成一个单稳触发器来实现的，如图11所示。控制电路的作用主要是控制脉搏信号放大、整形、倍频后进入计数器的时间，另外 还应具有各部分电路清零等功能。用于控制电路的芯片选取的是AT89S51，它相较于8051 有很多优越的方面。它既适用于简单的控制系统也适用于复杂的控制系统，控制灵活程度 很高，性价比也也高，成的系统灵活、方便，在目前的市场已经替代了 80C51的位置，它是最 佳选择。主程序实现功能，主要分成两部分组成，前半段实现初始化，包括89S51芯片初始 化，定时器/数器初始化，显示缓冲区初始化，设置堆栈指针以及开中断等。主程序后半段构成循环，有两个功能，一是计数，另一功能是显示(每分钟的脉跳 数)，由调用显示子程序来完成。中断服务程序主要功能一、实现Imin定时；二、满Imin后读定时器/计数器1中TLO的值(每分钟脉跳一般不会超过255跳，)即每分钟脉跳数；三、将TLO计得的二进制转换成十进制。其流程 图，见图12。 除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变 换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
权利要求1.一种智能化脉搏信号检测装置，包括佩戴式智能腕带检测终端(25)，其特征在于 佩戴式智能腕带检测终端(25)连有数据采集器(26)，数据采集器(26)与计算机(32)相连 接，其中佩戴式智能腕带检测终端(25)包括带有PCB芯片(2)的控制处理模块(27)，控制 处理模块(27)连有脉搏信号采集模块(28)、存储模块(29)和短距无线收发模块(30)，以 上模块都连有电源(31)。
2.根据权利要求1所述的智能化脉搏信号检测装置，其特征在于每个计算机(32)连 有若干个数据采集器(26)，每个数据采集器(26)又连有若干个佩戴式智能腕带检测终端 (25)。
3.根据权利要求1或2所述的智能化脉搏信号检测装置，其特征在于所述佩戴式智 能腕带检测终端(25)包括器械主体(1)，器械主体⑴内设有PCB芯片⑵和传感器(3)， 器械主体(1)还设有数据接口(4)，器械主体(1) 一端设有长带(5)，另一端设有短带(6)， 短带(6)上设有扣接机构(7)。
4.根据权利要求3所述的智能化脉搏信号检测装置，其特征在于所述器械主体(1) 包括壳体(9)和与其配合的底盖(10)，壳体(9)和底盖(10)形成的空间内设有PCB支架(11)，PCB支架(11)上固定有PCB芯片⑵及穿过PCB支架(11)和底盖(10)的传感器⑶。
5.根据权利要求4所述的智能化脉搏信号检测装置，其特征在于所述扣接机构(7) 包括短带(6)顶端通过铰接连接的夹板一(15)和夹板二(16)所连接的扣底(14)及与其配 合的保护扣(17)，扣底(14)内设有弹簧箱(18)，弹簧箱(18)内两端设有可控制卡钩(19) 移动的按片(20)，长带(5)的两侧设有与卡钩(19)配合的若干卡槽(21)，卡槽(21)之间 为避空槽(22)。
6.根据权利要求3所述的智能化脉搏信号检测装置，其特征在于所述短带(6)上设 有与长带(5)配合的带圈(23)。
7.根据权利要求4所述的智能化脉搏信号检测装置，其特征在于所述传感器(3)与 PCB芯片⑵之间设有传感器水圈(12)。
8.根据权利要求4所述的智能化脉搏信号检测装置，其特征在于所述PCB芯片(2)与 底盖(10)之间设有底盖水圈(13)。
专利摘要本实用新型涉及一种智能化脉搏信号检测装置，包括佩戴式智能腕带检测终端，佩戴式智能腕带检测终端连有数据采集器，数据采集器与计算机相连接，其中佩戴式智能腕带检测终端包括带有PCB芯片的控制处理模块，控制处理模块连有脉搏信号采集模块、存储模块和短距无线收发模块，以上模块都连有电源。本实用新型有益的效果是本项目产品具有无创、自动分析、分散控制、动态监护、一次采集多次运用和体积小、便于携带、性能可靠、安全无交叉感染、易于维护等优点，在医学检查、临床检测、监护、急救、体能测试、用药和康复保健等各方面都有良好的应用前景。
文档编号A61B5/02GK201831883SQ20102052559
公开日2011年5月18日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者刘发荣, 潘观根 申请人:杭州天诚药业有限公司